车辆故障诊断系统

摘要

本发明公开了一种车辆故障诊断装置，属于车辆故障诊断领域。该车辆故障诊断装置中数据线接口与K线电平转换模块组连接，K线电平转换模块组中K线电平转换模块分别与数字控制模拟开关连接，加密控制器的使能信号输出端、通道选择信号输出端分别连接数字控制模拟开关，USB控制器的数据接收端分别连接数字控制模拟开关、加密控制器，且数据发送端分别连接数字控制模拟开关、加密控制器。本发明通过加密认证的方式，保证了数据读取的安全性；通过设置不同的连接通道，加快了诊断系统的响应速度；并且具有车辆控制器的具体型号自动判断、数据自动采集的功能，提高了解决故障的能力和效率。

权利要求

1.一种车辆故障诊断系统，其特征在于：包括数据线接口、K线电平转换模块组、数字控制模拟开关、USB控制器和USB接插件，其中所述数据线接口与所述K线电平转换模块组连接，所述K线电平转换模块组中K线电平转换模块分别与所述数字控制模拟开关连接，加密控制器的使能信号输出端、通道选择信号输出端分别连接所述数字控制模拟开关，所述USB控制器的数据接收端分别连接所述数字控制模拟开关、所述加密控制器，且数据发送端分别连接所述数字控制模拟开关、所述加密控制器；

K线电平转换模块组中第一K线电平转换模块的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关的X0端口、Y0端口，第二K线电平转换模块的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关的X1端口、Y1端口，第三K线电平转换模块的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关的X2端口、Y2端口，第四K线电平转换模块的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关的X3端口、Y3端口，数字控制模拟开关的INH输入端口连接加密控制器的使能信号输出端，且数字控制模拟开关的通道选择输入端口A、B分别连接加密控制器的通道选择信号输出端A1、B1，USB控制器的数据接收端RXD分别连接数字控制模拟开关的X端口以及加密控制器的数据发送端，且USB控制器的数据发送端TXD分别连接数字控制模拟开关的Y端口以及加密控制器的数据接收端；

所述数据线接口用于连接车辆诊断接口；

所述K线电平转换模块组中K线电平转换模块均用于将K线电平转换为串口逻辑电平；

所述数字控制模拟开关用于接收所述加密控制器发送的使能信号和通道选择信号，且根据所述使能信号和通道选择信号设置相应的通道，使得所述USB控制器的数据接收端、数据发送端与所述K线电平转换模块组中相应的K线电平转换模块连通；

所述加密控制器用于发送使能信号和通道选择信号给所述数字控制模拟开关，控制所述数字控制模拟开关设置相应的选择通道，且实现PC机诊断软件与数据线之间的加密认证，PC机诊断软件自动检测数据线是否与其连接，如果检测到未连接则重复执行检测，如果检测到已连接则初始化PC机诊断软件与数据线之间的加密认证时间阀值，PC机诊断软件发送8个字节的随机数给加密控制器，加密控制器采用与PC机诊断软件相同的加密算法对该随机数进行加密计算，并且将计算结果输出给PC机诊断软件，PC机诊断软件将该计算结果与其自身计算得出的结果进行对比，如果对比结果相等则表示通过加密认证，如果对比结果不相等则进一步判断加密认证时间是否超过加密认证时间阀值，如果判定未超过加密认证时间阀值则重复执行此步骤，如果判定超过加密认证时间阀值则表示加密认证未通过，PC机诊断软件停止工作并且做出错误提示；

所述USB控制器用于控制USB通信协议，并且将所述串口逻辑电平转换成USB逻辑电平；

所述USB接插件用于连接PC机的USB插口。

2.根据权利要求1所述的车辆故障诊断系统，其特征在于：保护电路与所述数据线接口连接，用于过压和电源反接保护。

3.根据权利要求1或2所述的车辆故障诊断系统，其特征在于：所述K线电平转换模块组选用4个K线电平转换模块，且所述数字控制模拟开关选用差分4通道数字控制模拟开关。

说明书

车辆故障诊断系统

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆故障诊断系统，尤其是一种可以快速地对各种不同类型的车辆控制器进行故障诊断的车辆故障诊断系统。

背景技术

[0002] 目前，同一车辆的相同系统往往会有不同的系统供应商，而不同的系统供应商提供的诊断协议均不能通用。例如型号为LF620的汽车，其电喷系统可能配置福尔德或者阳光泰克系统，而其ABS系统则可能配置万向或者常青系统，这几家系统供应商的诊断软件不能通用。在售后维修时，维修人员会面临相当大的困惑，因为维修人员首先必须清楚该汽车的配置系统供应商（即具体型号），才能选择对应的诊断软件对车辆控制器进行故障诊断。

[0003] 此外，传统的车辆故障诊断仪通常为手持式故障诊断仪，此种诊断仪由控制芯片、触摸式显示屏和存储器等组成。用户在使用手持式故障诊断仪时必须首先选择车辆控制器的类型，诊断仪再加载相应的诊断程序进行诊断，因此诊断仪的响应速度较慢且存在同时观测数据量少，读取故障码功能单一的缺点。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种车辆故障诊断系统，其可以通过加密控制器根据车辆控制器的具体型号或者类型设置不同的连接通道，不必在每次选择车辆控制器后加载相应的诊断程序，加快了诊断系统的响应速度，并且PC机诊断软件诊断软件与数据线连接时会进行加密认证，通过加密认证的方式，保证了数据读取的安全性。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种车辆故障诊断系统，其特征在于：包括数据线接口、K线电平转换模块组、数字控制模拟开关、USB控制器和USB接插件，其中所述数据线接口与所述K线电平转换模块组连接，所述K线电平转换模块组中K线电平转换模块分别与所述数字控制模拟开关连接，所述加密控制器的使能信号输出端、通道选择信号输出端分别连接所述数字控制模拟开关，所述USB控制器的数据接收端分别连接所述数字控制模拟开关、所述加密控制器，且数据发送端分别连接所述数字控制模拟开关、所述加密控制器；

[0006] 所述数据线接口用于连接车辆诊断接口；

[0007] 所述K线电平转换模块组中K线电平转换模块均用于将K线电平转换为串口逻辑电平；

[0008] 所述数字控制模拟开关用于接收所述加密控制器发送的使能信号和通道选择信号，且根据所述使能信号和通道选择信号设置相应的通道，使得所述USB控制器的数据接收端、数据发送端与所述K线电平转换模块组中相应的K线电平转换模块连通；

[0009] 所述加密控制器用于发送使能信号和通道选择信号给所述数字控制模拟开关，控制所述数字控制模拟开关设置相应的选择通道，且实现PC机诊断软件与数据线之间的加密认证；

[0010] 所述USB控制器用于控制USB通信协议，并且将所述串口逻辑电平转换成USB逻辑电平；

[0011] 所述USB接插件用于连接PC机的USB插口。

[0012] 保护电路与所述数据线接口连接，用于过压和电源反接保护。

[0013] 所述K线电平转换模块组选用4个K线电平转换模块，且所述数字控制模拟开关选用差分4通道数字控制模拟开关。

[0014] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0015] 1、自动检测数据线是否与PC机诊断软件建立连接；

[0016] 2、PC机诊断软件与数据线连接时会进行加密认证，通过加密认证的方式，保证了数据读取的安全性；

[0017] 3、通过加密控制器根据车辆控制器的具体型号或者类型设置不同的连接通道，不必在每次选择车辆控制器后加载相应的诊断程序，加快了诊断系统的响应速度；

[0018] 4、针对操作人员不清楚车辆控制器的具体型号的情况，可以根据车辆控制器的类型自动判断其具体型号，同时避免了因操作人员选错车辆控制器的具体型号而带来的误诊断；

[0019] 5、在PC机诊断软件与车辆控制器建立联机后，用户可以选择自动数据采集，PC机诊断软件依次读取车辆控制器的标识信息、故障信息以及数据流信息，并且将其等自动按顺序保存至数据文件中，车辆维修人员可以将此数据文件发送给技术支持人员，由技术支持人员对其进行分析，从而提高了解决问题的能力和效率；

[0020] 6、PC机诊断软件读取车辆控制器的故障信息时，故障信息显示出每个故障代码的具体含义，故障对应零件与车辆控制器的引脚连接关系，以及故障排除方法、故障零部件的规格参数，从而提高了车辆维修人员排查车辆控制器故障的能力。

附图说明

[0021] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

[0022] 图1是本发明中该车辆故障诊断系统的电路原理图；

[0023] 图2是本发明的第一实施例中4路K线电平转换模块的电路图；

[0024] 图3是本发明的第一实施例中数据线接口和保护电路的电路图；

[0025] 图4是本发明的第一实施例中数字控制模拟开关、加密控制器、USB控制器以及USB接插件的电路图；

[0026] 图5是本发明中该车辆故障诊断方法的流程图；

[0027] 图6是本发明中PC机诊断软件与数据线连接以及加密认证过程的流程图；

[0028] 图7是本发明中通道设置过程的流程图；

[0029] 图8是本发明中PC机诊断软件与车辆控制器联机过程的流程图。

具体实施方式

[0030] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0031] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0032] 如图1所示，该车辆故障诊断系统由数据线接口、K线电平转换模块组、数字控制模拟开关、保护电路、加密控制器、USB控制器和USB接插件组成，其中该数据线接口连接K线电平转换模块组、保护电路，K线电平转换模块组中各K线电平转换模块分别连接数字控制模拟开关，加密控制器的使能信号输出端、通道选择信号输出端分别连接数字控制模拟开关，USB控制器的数据接收端RXD分别与加密控制器、数字控制模拟开关连接，数据发送端TXD分别与加密控制器、数字控制模拟开关连接。

[0033] 数据线接口用于连接车辆诊断接口；K线电平转换模块组中K线电平转换模块用于将K线电平转换为串口逻辑电平；数字控制模拟开关用于接收加密控制器发送的使能信号和通道选择信号，且根据该使能信号和通道选择信号设置相应的选择通道，使得USB控制器的数据接收端RXD、数据发送端TXD与该K线电平转换模块组中相应的K线电平转换模块连通；加密控制器用于发送使能信号和通道选择信号给数字控制模拟开关，控制数字控制模拟开关设置相应的选择通道，且完成与PC机诊断软件诊断软件的加密对比，只有在加密控制器的计算结果与PC机诊断软件诊断软件的计算结果相同时才能正常工作，否则处于锁定状态，即实现了PC机诊断软件与数据线之间的加密认证；USB控制器用于控制USB通信协议，并且将串口逻辑电平转换成USB逻辑电平；USB接插件用于连接PC机的USB插口。

[0034] 在本发明的一个实施例中，K线电平转换模块组中选用4个K线电平转换模块，即本实施例中存在四个可供选择的通道。如图2～4所示，数据线接口J2的端口1、端口2、端口3分别用于连接车辆诊断接口，端口4、端口5接地，端口7、端口9、端口12、端口13分别连接4路K线电平转换模块的输入端，即第一K线电平转换模块U1的K_A端口、第二K线电平转换模块U2的K_B端口、第三K线电平转换模块U3的K_C端口、第四K线电平转换模块U4的K_D端口。数据线接口的VBAT端口与接地的稳压二极管Z1连接，且通过正向的二极管D1与电容C1、电容C2的第一并联节点连接，其中电容C1、电容C2的第一并联节点还连接各K线电平转换模块的VBB端口，且其第二并联节点接地。

[0035] 本实施例中数字控制模拟开关选用型号4052的差分4通道数字控制模拟开关U5，其具有A、B两个二进制输入端口和一个INH输入端口，其中A、B端口输入用于控制通道选择的通道选择信号，INH端口输入使能信号，当使能信号为“1”时，所有通道均截止。K线电平转换模块组中第一K线电平转换模块U1的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关U5的X0端口、Y0端口，第二K线电平转换模块U2的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关U5的X1端口、Y1端口，第三K线电平转换模块U3的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关U5的X2端口、Y2端口，第四K线电平转换模块U4的RX端口、TX端口分别连接数字控制模拟开关U5的X3端口、Y3端口。数字控制模拟开关的INH输入端口连接加密控制器U6的使能信号输出端，且数字控制模拟开关的通道选择信号输入端口A、B分别连接加密控制器U6的通道选择信号输出端A1、B1。USB控制器U7的数据接收端RXD分别连接数字控制模拟开关的X端口以及加密控制器U6的数据发送端，且USB控制器U7的数据发送端TXD分别连接数字控制模拟开关U5的Y端口以及加密控制器U6的数据接收端。

[0036] 如图5所示，本发明中该车辆故障诊断方法由以下步骤组成。

[0037] 步骤一、PC机诊断软件与数据线建立连接，并且PC机诊断软件与数据线之间进行加密认证，具体由以下步骤，如图6所示：

[0038] S10、PC机诊断软件自动检测数据线是否与其连接，如果检测到未连接则重复执行检测，如果检测到已连接则初始化PC机诊断软件与数据线之间的加密认证时间阀值；

[0039] S11、PC机诊断软件发送诸如8个字节的随机数给加密控制器，加密控制器采用与PC机诊断软件相同的加密算法对该随机数进行加密计算，并且将计算结果输出给PC机诊断软件，PC机诊断软件将该计算结果与其自身计算得出的结果进行对比，如果对比结果相等则表示通过加密认证，如果对比结果不相等则进一步判断加密认证时间是否超过加密认证时间阀值，如果判定未超过加密认证时间阀值则重复执行此步骤，如果判定超过加密认证时间阀值则表示加密认证未通过，PC机诊断软件停止工作并且做出错误提示。通过加密认证的方式，保证了数据读取的安全性。

[0040] 步骤二、在加密认证通过后PC机诊断软件进入进入等待状态，等待输入操作命令，用户输入车辆控制器的具体型号或者类型，其中当用户知道车辆控制器的具体型号时可以直接选择此控制器，当用户不知道车辆控制器的具体型号时，用户只需要选择车辆控制器的类型，诸如电喷系统、ABS系统、变速箱控制器等，具体的型号由PC机诊断软件自动判断。

[0041] 步骤三、PC机诊断软件与加密控制器进行通道设置，其由以下步骤组成，如图7所示：

[0042] S30、PC机诊断软件根据车辆控制器的具体型号或者类型计算K线选择通道并且将故障计数器清零；

[0043] S31、PC机诊断软件发送相应的通道设置命令给加密控制器，加密控制器判断通道设置命令是否正确，如果所述通道设置命令正确则发送正响应给所述PC机诊断软件并且在所述正响应发送完成后向数字控制模拟开关输入使能信号和通道选择信号，设置相应的通道，在本发明的第一实施例中设置相应通道时将使能信号设置为逻辑低，并且数字控制模拟开关根据接收的通道选择信号的不同逻辑电平来选择不同的通道；

[0044] S32、如果所述通道设置命令不正确，则所述加密控制器进一步判断故障计数器的计数值是否≥N：如果所述故障计数器的计数值≥N则提示数据线通道设置错误，如果所述故障计数器的计数值<1则故障计数器加1且发送负响应给所述PC机诊断软件，重复所述步骤S31～S32，其中N为大于1的整数，本发明中N的取值包括但不限于3次。通过设置不同的连接通道，不必在每次选择车辆控制器后加载相应的诊断程序，加快了诊断系统的响应速度。

[0045] 步骤四、如图8所示，PC机诊断软件向所述车辆控制器发送联机命令，判断所述PC机诊断软件与车辆控制器是否联机成功：如果所述PC机诊断软件与车辆控制器联机成功则进一步判断在所述步骤S2中用户输入的车辆控制器的性质，当用户输入车辆控制器的具体型号时，PC机诊断软件与车辆控制器处于握手状态，结束操作，当用户输入车辆控制器的类型时，PC机诊断软件自动判断车辆控制器的具体型号，结束操作；

[0046] 如果所述PC机诊断软件与车辆控制器联机未成功则PC机诊断软件输出错误提示。

[0047] 其中，当用户输入车辆控制器的类型时，PC机诊断软件自动判断车辆控制器的具体型号的具体过程为：PC机诊断软件根据车辆控制器的不同类型，选择不同的识别命令发送给车辆控制器，所述车辆控制器发送对应的响应数据给PC机诊断软件，PC机诊断软件根据所述响应数据的字节个数来判断车辆控制器的具体型号，在PC机诊断软件获得车辆控制器的具体型号后结束操作。通过自动获取车辆控制器的具体型号，可以解决了用户不清楚具体型号的问题，并且避免了由于具体型号选择错误而导致的误诊断。

[0048] 步骤五、PC机诊断软件根据用户的操作命令读取车辆控制器的标识信息、故障信息以及数据流信息。另外，在具体应用时该故障诊断系统还可以为车辆维修人员提供技术支持，提供了自动数据采集功能以便全面地分析和解决问题。如果用户选择自动数据采集，则PC机诊断软件依次读取车辆控制器的标识信息、故障信息以及数据流信息，并且将其等自动按顺序保存至数据文件中。车辆维修人员可以将此数据文件发送给技术支持人员，技术支持人员对该数据进行分析，从而提高了解决问题的能力和效率。

[0049] 在PC机诊断软件读取车辆控制器的故障信息时，所述故障信息显示出每个故障代码的具体含义，故障对应零件与车辆控制器的引脚连接关系，以及故障排除方法、故障零部件的规格参数，从而提高了车辆维修人员排查车辆控制器故障的能力。

[0050] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。